Nezvyčajné kryštály v jazerách Titanu prekvapujú vedcov: Prelom v chápaní chémie?
Extrémny chlad Titanu umožňuje kombináciu molekúl, ktoré by sa za bežných podmienok odpudzovali, čím vznikajú pevné látky neznáme v našej Slnečnej sústave.
Nové objavy na Saturnovom mesiaci Titan spochybňujú zaužívané predstavy o chemických interakciách, naznačujúc existenciu doposiaľ nevídaných zlúčenín.
Titan, najväčší mesiac Saturna, je fascinujúci svet s jazerami metánu a uhľovodíkov. V týchto jazerách prebiehajú zložité chemické procesy, ktoré sa blížia k prebiotickej chémii, potrebnej pre vznik života. Hoci to neznamená, že na Titane existuje život, poskytuje to jedinečnú príležitosť na štúdium podmienok, v ktorých by život mohol potenciálne vzniknúť.
Kľúčovou zložkou prebiotickej chémie je kyanovodík, ktorý za správnych podmienok vytvára zlúčeniny, ktoré môžu byť stavebnými kameňmi života, ako sú nukleobázy a aminokyseliny. Kyanovodík je na Titane hojne zastúpený.
Výskumný tím pod vedením chemika Fernanda Izquierdo-Ruiza zo Chalmers University of Technology vo Švédsku zistil, že za extrémne nízkych teplôt na Titane sa kyanovodík môže kombinovať s molekulami metánu a etánu, ktoré sú typicky nepolárne a s polárnymi molekulami, ako je kyanovodík, by sa mali odpudzovať. Táto interakcia vedie k tvorbe kryštálov, ktoré vedci predtým nepoznali.
Komentár redakcie: Objav vyvracia zaužívané chemické pravidlo "podobné sa rozpúšťa v podobnom", čo otvára nové možnosti pre pochopenie chemických procesov v extrémnych podmienkach. Výskumníci plánujú zistiť, aké ďalšie nepolárne látky by mohli interagovať s kyanovodíkom za správnych podmienok.
Experimenty, ktoré začali v NASA Jet Propulsion Laboratory, prebiehali pri teplotách okolo -180 stupňov Celzia, čo zodpovedá povrchovým teplotám na Titane. Zistilo sa, že kyanovodík v kryštalickej forme interaguje s metánom a etánom v kvapalnom stave. Po analýze zmesí vedci zistili zmeny, ktorých pôvod im nebol jasný. Preto sa obrátili na chemikov z Chalmers University.
"Pýtali sme sa sami seba šialenú otázku: Môžu byť merania vysvetlené kryštálovou štruktúrou, v ktorej je metán alebo etán zmiešaný s kyanovodíkom? To odporuje chemickému pravidlu 'podobné sa rozpúšťa v podobnom', ktoré v podstate hovorí, že by nemalo byť možné kombinovať tieto polárne a nepolárne látky," hovorí chemik Martin Rahm z Chalmers University of Technology.
Pomocou Ramanovej spektroskopie výskumníci zaznamenali malé, ale zreteľné posuny v osciláciách kyanovodíka po vystavení metánu a etánu, čo naznačuje, že tieto látky navzájom interagujú. Počítačové modelovanie potvrdilo, že metán a etán prenikli do kryštalickej mriežky kyanovodíka a vytvorili štruktúry známe ako kokryštály, ktoré sú stabilné pri teplotách podobných tým na Titane.
Vedci zistili, že pri nízkych teplotách na Titane molekuly nevykazujú taký pohyb ako pri vyšších teplotách, čo umožňuje metánu a etánu preniknúť do kyanovodíka. To ukazuje, ako môžu molekuly, ktoré sa zvyčajne odpudzujú, interagovať a kombinovať.
"Objav neočakávanej interakcie medzi týmito látkami by mohol ovplyvniť to, ako chápeme geológiu Titanu a jeho zvláštne krajiny jazier, morí a piesočných dún," hovorí Rahm.
Potvrdenie významu tejto zvláštnej chémie si budeme musieť ešte pár rokov počkať, pretože očakávaná sonda Dragonfly by mala pristáť na Saturnovom mesiaci až v roku 2034. Výsledky výskumu boli publikované v Proceedings of the National Academy of Sciences.
